- 51 -

特集 記録技術

PIONEER R&D Vol.10 No.3

DVD-Rディスクの開発Development of DVD-R Disc

村上 重則，近藤 淳，草間 樹，滝下 俊彦Shigenori Murakami, Atsushi Kondo, Miki Kusama, Toshihiko Takishita

要 旨 色素媒体の最適化，成形基板特性の面内均一化，LPP形状の最適化などを行う

ことにより，650nm記録波長に対応した4.7GBDVD-Rディスクの開発を行った。本開発ディ

スクをDVD-R for General規格準拠のベーシックライトストラテジにて記録した結果は、

変調度65.8%，Jitter6.26%，反射率53.3%，PIER(AVE)5カウントであり，記録後のディス

クは DVDプレーヤに互換性のあることを確認した。また DVD-Rの高速記録に対し，シアニ

ン系色素での可能性を見出した。

Summary 4.7GB DVD-R disc corresponding to 650nm recording wavelength was devel-

oped by optimizing dye layer thickness, improving substrate characteristics uniformity in a disc

and adopting LPP structure.

65.8% modulation, 6.26% Jitter, 53.3% reflectivity and 5 counts PIER(AVE) were observed

with the disc recorded by "basic write strategy " of the "DVD-R for General" specification, and

the recorded discs worked on a general DVD players.

A possibility of DVD-R high-speed recording was also found with cyanine type dye.

キーワード:色素媒体，成形基板特性，DVD-R

1. まえがき

DVD-R の規格はその用途に応じて，DVD-R for

Authoring(以後オーサリング用) と DVD-R for

General(以後民生用)の2つの規格が作成される

ことになった。今回開発した民生用ディスク規格

を表 1に示す。

民生用規格は記録するレーザの波長に変更が

ある。オーサリング用の記録波長には，従来検討

されていた635nmが使用され，民生用には650nm

が使用されることになった。この 15nm の波長差

は，有機色素を用いた記録媒体を持つ DVD-R に

とって，大きく特性を左右される要因である。

本稿では，筆者らが650nm記録波長での記録再

生特性確保のために色素媒体の材料から作製プロ

表 1 DVD-Rの主な仕様

PIONEER R&D Vol.10 No.3 - 52 -

セスに至るまでを再検討し，得られた開発結果を

報告する。またもう一つの違いであるコピープロ

テクションへの対応と，今後要求される高速記録

に対しシアニン系色素での可能性を見出したので

併せて報告する。

2. 記録膜材料

2.1 記録膜媒体の開発

今回の開発においては，記録膜材料として有機

系色素を用いた。今回採用した色素は，耐光性に

強く光劣化防止剤などの混合を不要とするため，

記録時の熱分解の挙動が純粋に色素単体の特性を

示すため，色素の熱分解特性を最適になるよう分

子構造を設計することで良好な記録特性を示す記

録媒体が得られる。

2.2 記録媒体膜厚の最適化

DVD-Rのディスク構造を図1に示す。ディスク

構造は，基板板厚の違いおよび貼り合わせ構造で

あることを除いては，CD-Rと同様の構造である。

記録媒体の成膜法は，スピンコート法を使用し

た。この成膜法は，溶剤に溶かした色素を基板上

に塗布し，基板を回転させながら溶剤を揮発させ

基板上に記録媒体膜を成膜する手法である。記録

媒体膜厚は，成膜中の回転数および回転数を上げ

る加速勾配を調整することで調整が可能である。

DVD-Rディスクの主だった記録再生特性は，記

録膜の膜厚に応じて変化する。この膜厚を最適化

することにより，各種特性のバランスを取り，特

性のマージンを確保することができる。

色素膜厚の測定は，スピンコートにより成膜さ

れた記録膜の極大吸収波長(λ max)での吸光度

（Absorbance）にて行った。

図2に示すとおり，媒体膜厚が厚くなると共に

変調度は大きくなるが，Jitter特性が悪化する。

また，媒体膜厚が厚いと LPP の AR が開かなくな

り，追記特性に支障を来すことがわかった。逆に

媒体膜厚が薄くなると変調度にマージンが無くな

る。今回の評価結果より，記録媒体の吸光度を

0.77Absとすることで，変調度，Jitter特性のバ

ランスを取った記録媒体を得た。

図 1 DVD-R ディスクの構造

図 2 記録媒体膜厚に対する記録再生特性

- 53 - PIONEER R&D Vol.10 No.3

3. 基板成形

3.1 グルーブ形状最適化

グルーブ形状の検討は，記録波長に変更があっ

た場合，最初に検討を必要とする項目である。今

回は，民生用DVD-Rに対応すべく650nmの記録波

長で適切な信号特性が得られるようにグルーブ形

状を再検討した。図3にグルーブ幅に対する特性

を示す。記録ピットはグルーブの壁で半径方向の

幅を押さえ込んでいるが，グルーブ幅が広いと記

録ピットが拡がり大きくなるため Jitter 特性を

悪化していると予想される。また，グルーブ幅が

狭いとLPP信号が RFに漏れ込みJitter特性を悪

化させていると考えられる。成形転写性のマージ

ンを考慮するとグルーブ幅は0.30～ 0.32μm程

度が最適であると判断される。図4にグルーブ深

さに対する特性を示す。グルーブ深さに対する記

録再生特性の検討を行った結果，ベーシックライ

トストラテジにて1650ÅでJitter特性が最適に

なることが判明した。変調度は一般的にグルーブ

深さを深くすると大きくなると予想されるが，今

回の検討では大きな差が出なかった。今回検討し

たグルーブ深さの範囲は，変調度がピークを示す

深さ近傍で検討したため大きな差が出なかったと

考えられる。

3.2 成形システム検討

DVD-Rの基板の成形性は，CD-Rより記録密度が

高くなり，トラックピッチが狭くなり，基板板厚

も0.6mmとなることから射出成形による成形性は

悪くなる方向である。加えて，記録ピットが小さ

くなることおよび記録波長が短波長になることに

より，ディスク面内で均一な記録特性を得るため

には，特に基板特性として複屈折および基板板厚

の均一性が求められる。

今回使用した成形装置は，コア圧縮機構という

図 3 グルーブ幅に対する記録再生特性

図 4 グルーブ深さに対する記録再生特性

PIONEER R&D Vol.10 No.3 - 54 -

特殊な機構を搭載した成形装置である。図5に従

来システムとコア圧縮機構の略図を示す。一般的

に射出成形では，金型を締め込むことにより，射

出された樹脂材に適度な圧力を加え，信号の形成

（スタンピング），光学特性・機械特性の調整（樹

脂内残留応力の調整）を行う。　このコア圧縮機

構は，金型内のディスク面に相当する部分のみを，

金型全体とは別に，独立して動作させることで，

ディスクに必要な圧力を，必要な部分（ディスク

面）に高い応答性で加えることが可能である。

図6に従来成形システムと今回検討した成形シ

ステムの複屈折特性を示す。従来成形システムで

は外周部の複屈折が持ち上がってしまうのに対し

てコア圧縮機構の付いた今回検討した成形システ

ムでは外周部の複屈折を押さえ込むことが可能に

なった。

また，成形基板の板厚分布について図 7 に示

す。今回検討した成形システムでは，成形装置・

金型それぞれの装置としての寸法精度，および射

出された樹脂材の内圧に負けない高い剛性の他

に，プラテン（金型取り付け盤）に通水すること

により，成形中の金型の温度によりそれを取り付

ける部分の寸法精度・位置精度を維持する機能を

持っており，この結果従来システムで15μmあっ

た面内板厚差を9μ mまで改善することが実現で

きた。

図 5 従来システムとコア圧縮機構

図 6 基板の複屈折特性

- 55 - PIONEER R&D Vol.10 No.3

4. NBCA

DVD-R for General の規格では，ディスク一枚

一枚を識別するためのNBCAの記録が要求されてい

る。このNBCAはコピープロテクションに使用する

ことを目的とされており，ディスクの内周部に

バーコードのように記録される。このNBCAの検討

には相変化型光ディスクの初期化工程で使用する

図 7 基板の板厚分布

イニシャライザーを利用して行った。使用したイ

ニシャライザーのレーザ波長は675nmであり，ディ

スク1枚の処理に要する時間は10秒程度であった。

図8に記録されたNBCAの波形写真を示す。このよ

うに短時間の処理時間で良好な特性を得ることが

可能であることを確認した。

図 8 NBCA 再生波形

PIONEER R&D Vol.10 No.3 - 56 -

5. 記録再生特性

今回の開発を盛り込んだディスクの記録再生特

性を表2にRF再生波形を図9示す。記録再生信号

特性は，DVD-R規格を十分に満足する値が得られ

ている。また，RF再生波形についてもアイパター

ンが十分に開口しており，変調信号が問題なく記

録されていることを確認した。

表 2 記録再生特性

6.　今後の開発

今後のDVD-Rに求められる開発として第一に挙

げられるのは高速記録である。高速記録で重要に

なるのが記録感度であり，現在3倍速記録時の記

録感度を13ｍＷ以下にすることを目標に，等倍速

記録換算において8mW以下で記録可能になるよう

色素媒体の構造設計を検討している。

今回の構造設計に関しては，シアニン系色素に

て行った。シアニン系色素は，図10に示すアルキ

ル基Ｒと置換基YおよびカウンターイオンXの組

み合わせで，吸収波長，熱分解特性を設計するこ

とが可能であることがわかった。

今回の検討においてアルキル基Rと置換基Yお

よびカウンターイオンXの組み合わせを変えた同

系列の数種の色素を試作しその特性を評価した。

その結果同系列の色素には，分解温度とJitter特

性および記録波長での吸光度と記録感度に相関を

図 9 RF 再生信号波形(EQ 等化後

見出した。図11に分解温度とJitter特性の相関

を示す。分解温度が高温になるに連れ Jitter 特

性が良好になる傾向がある。これは，ビームス

ポット中心の高温部で記録されることにより超解

像現象に似た効果が得られていると考えられる。

また図 12に記録波長での吸光度と記録感度の相

関を示す。吸光度が大きくなると記録感度が向上

することは容易に想像できるが，この相関より今

回検討した系列の色素では，目標感度の8mW以下

を得るためには0.04Abs以上の吸光度が必要であ

ることがわかる

また図 13，図 14に今回開発したシアニン色素

の示差熱特性の一例を示す。色素構造を設計する

ことにより，図13に示すように質量変化が分解温

度で急激に起きており，図14に示すように熱量変

化が狭い温度幅で急峻に起きていることがわか

る。この時発生する発熱量は，小さいと十分な信

- 57 - PIONEER R&D Vol.10 No.3

図 10 シアニン系色素構造式

図 11 色素分解と Jitter 特性の相関

図 12 記録波長での吸光度と記録感度の相関

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0.010 0.020 0.030 0.040 0.050吸光度[Abs]

記録

感度[mW]

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

260 280 300 320

色素分解温度[℃]

Jitte

r[%

]

N

CHC

HC

HC

C

N+

R R

Y

X-

H HHH

PIONEER R&D Vol.10 No.3 - 58 -

号レベルを得ることが出来ず，また大きすぎると

記録時の熱干渉の要因となることがわかってお

り，本色素の発熱量は適度に小さいことにより，

形成されたピットが滲むことなく，入力信号に対

して適切な記録ピットが得られる。また今回開発

したシアニン色素を用いたディスク特性では，表

3に示すように，記録感度には不満があるものの

等倍速でDVD-R規格に準拠する特性が得られてお

り，このことからも熱分解特性を最適化すること

が記録特性に大きく影響することがわかる。

今後，今回の検討結果をもとに，感度を更に改

善した色素構造設計を行っていく予定である。

表 3 シアニン系色素のディスク特性

図 13 示差熱特性(TG-DTA)

図 14 示差熱特性(DSC)

80.00

60.00

40.00

20.00

0.00

-20.00

100.0

312.0C2.75%

316.0C10.40uV309.6C

6.87uV

313.5C4.41uV

316.4C-50.79%

20.00

15.00

10.00

5.00

0.00

-5.00

-10.00100.0 200.0 300.0 400.0 500.0

-70.00

-60.00

-50.00

-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

DATA uV

TG %

Temp C

150.0 200.0 250.0 300.0 350.0

290.6C62.47mW

288.7C-0.90mW

-560.376mJ/mg

294.8C-0.16mW

Temp C

DSC mW

- 59 - PIONEER R&D Vol.10 No.3

7. まとめ

DVD-R for General への対応を検討した結果，

グルーブ形状の検討および検討されたグルーブ形

状を成形できる成形システムの検討，色素媒体の

開発，プリピットの形状検討を行うことにより，

Jitter 6.4%，14T Mod. 0.62，Reflectivity 52%

とDVD-R for General規格に準拠するディスク特

性が得られること確認した。また，高速記録に対

してシアニン色素での可能性を見出すことができ

た。　

今後は，各種特性マージンの改善を行うとともに，

高速記録に対応したディスクの開発を進めていく。

8. 謝辞

本ディスクの開発にあたり，ディスク特性評価

に協力いただいたＡＶ開発センター光ディスクシ

ステム開発部第二開発室の関係各位に感謝します。

筆 者

村 上 重 則 (むらかみ しげのり)

a.研究開発本部 光技術センター

b.1989 年 4 月

c.OMD,CDR,LDR,DVD-R の開発

近 藤 淳 (こんどう あつし)

a.研究開発本部 光技術センター

b.1990 年 4 月

c.OMD,CDR,DVD-Rの開発

草 間 樹 (くさま みき)

a.研究開発本部 光技術センター

b.1990 年 4 月

c.LD,LDR,DLD,CD-R,DVD-R の成形技術

滝 下 俊 彦(たきした としひこ)

a.研究開発本部 光技術センター

b.1982 年 4 月

c.OMD,CDR,LDR,DVD-R/RW の開発